Природные и питьевые воды

Некоторые из показателей рассматриваются в основном применительно к природной и питьевой воде, в также к воде промышленных водопроводов. К числу таких показателей относятся ионный состав и общее солесодержание, цветность, запах и привкус, жесткость, щелочность, содержание железа и марганца.

В зависимости от назначения воды требуется разное ее качество. Например, соли жесткости в концентрации до 7 мг-экв/л не оказывают влияния на качество питьевой воды, но вода с такой жесткостью не пригодна для питания паровых котлов. Мутность более 1,5 мг/л ухудшает органолептические свойства питьевой воды и оценивается населением не только с эстетической точки зрения, но и как свидетельство возможной опасности такой воды в санитарном отношении, тогда как в воде, используемой для восполнения потерь из систем охлаждения промышленных агрегатов, допускается мутность, в десятки раз большая.

Требования к качеству воды, используемой в технологических процессах, очень различны и определяются характером производства. Например, на первых стадиях обработки кожи можно использовать природную воду без предварительной очистки при единственном условии: концентрация взвешенных веществ в ней не должна превышать 500 мг/л. В пищевой промышленности используют только питьевую воду, а при производстве многих лекарственных препаратов требуется дистиллированная вода, не содержащая солей.

Особенно строго нормируется качество питьевой воды. Стандартизация качества воды коммунальных водопроводов является одним из важнейших профилактических мероприятий, направленных на предотвращение возникновения и развития среди населения заболеваний инфекционной и неинфекционной природы, ГОСТ 2874—82 качество питьевой воды оценивается комплексно тремя группами нормативов, соблюдение которых обеспечивает благоприятные органолептические свойства воды (органолептические показатели), безвредность ее химического состава (санитарно-токсико- логические показатели) и эпидемиологическую безопасность воды (бактериологические показатели).

Органолептические свойства питьевой воды нормируются следующим образом:

по интенсивности их восприятия органами чувств человека:

запах и привкус 2 бал.
цветность 20 град.
мутность 1,5 мг/л
   

по концентрации веществ, обеспечивающих благоприятные органо­лептические свойства воды:

сухой остаток ≤ 1000 мг/л
хлориды < 350
сульфаты < 500
железо ≤ 0.3
общая жесткость ≤ 7 мг-экв/л

В отдельных случаях допускается использование воды с сухим остатком до 1500 мг/л и жесткостью до 10 мг-экв/л.

Санитарно-токсилогическими нормативами ограничивается концентрация в воде химических веществ, мг/л:

встречающихся в природных водах:

бериллий 0,0002
молибден 0,5
мышьяк 0,05
нитраты 10
свинец 0,1
стронций 2
селен 0,001
фтор 0,7-1,5 (в зависимости от климатической зоны)
 
добавляемых к воде в процессе ее обработки:
полиакриламид, остаточный 2
Al+3, остаточный 0,5

Санитарно-эпидемиологическая безопасность питьевой воды обеспечивается при соблюдении следующих требований:

общее число бактерий в 1 мл неразбавленной воды ≤ 1000

число бактерий группы кишечной палочки, определяемой на среде Эндо с предварительной концентрацией бактерий
на мембранных фильтрах (коли-индекс)

≤ 0.3

Обеспечение требуемого качества воды возможно только при условии правильного выбора методов очистки и подготовки воды в соответствии с качеством ее в источнике водоснабжения. При подготовке питьевой воды в источниках водоснабжения нормируется содержание хлоридов, сульфатов и общее солесодержание (по сухому остатку) в соответствии с ГОСТ 2874—82, поскольку на очистных станциях коммунальных водопроводов не предус-матривается опреснения воды.

Если качество воды в источнике водоснабжения позволяет подавать ее потребителю после обеззараживания без какой-либо предварительной очистки, коли-индекс воды источника не должен превышать 1000. При полной очистке воды допускается значение коли-индекса в источнике водоснабжения до 10 тыс. Вода источника водоснабжения не должна содержать веществ, которые ухудшают качество воды, но не могут быть удалены из нее современными методами. Если загрязнения природной воды можно устранить тем или иным способом, то концентрация этих загрязнений должна соответствовать эффективности применяемых методов обработки. При несоответствии качества воды в источнике требованиям ГОСТ 2761—84 хотя бы по одному из показателей или при коли-индексе более 10 тыс. необходимо обеспечить дополнительную обработку воды специальными методами, гарантирующими требуемое ее качество.

Рассмотрим несколько примеров оценки качества воды различного состава.

Пример 1. По результатам определения ионного состава воды оценить ее качество и пригодность для питьевых целей, если по остальных показателям вода удовлетворяет требованиям ГОСТ 2874—82.

Концентрация, мг/л

Na+ 23
K+ 1,2
Ca2+ 46,8
Mg2+ 12,2
Cl- 42,5
SO42- 52
HCO3 124,6

Решение. Результаты определения ионного состава воды позволяют вычислить ряд показателей, по которым оценивается ее качество. Прежде всего по суммарной массе катионов и анионов можно определить общее солесодержание. При расчете следует учесть, что в величину солесодержания, определяемого аналитическим путем, войдет только половина концентрации бикарбонатов, так как в соответствии с реакцией 2НСО3 → СО32- + Н2O + СO2 бикарбонаты переходят в карбонаты с выделением СО2. Тоща величина сухого прокаленного остатка составит 23 + 1,2 + 46,8 + 12,2 + 42,5 + 52 + 124,6/2 = 240 мг/л, что позволяет считать эту воду пресной (солесодержание < 1 г/л). Степень минерализации воды средняя (солесодержание 200—500 мг/л).

Наличие в воде катионов кальция и магния позволяет подсчитать жест- кбсть воды. Общая жесткость определяется суммарной концентрацией этих катионов в мг-экв/л и составляет: 46,8/20,04 + 12,2/12,16 = 3,34 мг-экв/л. Жесткость анализируемой воды в основном обусловлена катионами кальция. Если выразить концентрацию ионов НСО3 тоже в мг-экв/л, можно оценить характер жесткости [НСО3] = 124,6/61,018 = 2,04 мг-экв/л. Суммарная концентрация ионов кальция и магния (3,34) больше концентрации бикарбонатов. При этом условии карбонатная жесткость равна концентрации ионов НСО3, т.е. 2,04 мг-экв/л. Некарбонатная жесткость определится как разность общей и карбонатной жесткости и составит: 3,34 = (2,04 — 1,3) мг-экв/л. Вода с общей жесткость 3,34 мг-экв/л считается мягкой. Кипячение воды с таким соотношением карбонатной и некарбонатной жесткости приведет к умягчению воды в результате устранения карбонатной жесткости. Щелочность воды в данном случае оказывается равной концентрации бикарбонатов (2,04 мг-экв/л), поскольку анионы других слабых кислот отсутствуют.

Вода электронейтральна, поэтому суммарные концентрации катионов и анионов должны быть равны. Сопоставим эти величины, выразив концентрации ионов в мг-экв/л:

23/22,997 + 1,2/39,1 + 46,8/20,04 + 12,2/12,16 = 4,37;

124,6/61,018 + 52/48,033 + 42,5/35,46 = 4,32.

Полученные результаты показывают, что анализ воды выполнен очень точно. Таким образом, можно считать, что анализируемая вода пригодна для питьевых целей.

Пример 2. Для бактериологического анализа через мембранные фильтры профильтровано 10 мл воды до хлорирования и 500 мл хлорированной воды. Определить коли-индекс и эффективность процесса обеззараживания, если при выращивании на среде Эндо в первом случае на фильтре обнаружено 28 специфических колоний, а во втором — 3. Оценить пригодность такой воды для питьевых целей.

Решение. Считается, что каждая колония, обнаруженная на фильтре, выросла из одной клетки. Таким образом, в 10 мл исходной воды находилось 28 клеток, а в 500 мл хлорированной воды — 3 клетки. Коли-индекс для первой и второй проб воды будет соответственно равен: 28·1000/10 = 2800 и 3·1000/500 = 6. Эффективность обеззараживания составит: (2800 — 6)100/2800 = 99,8%, Эффективность хлорирования воды оказалось достаточно высокой.

Численное значение эффективности процесса обеззараживания достаточно высокое, однако воду нельзя считать пригодной для питья, так как ее коли-индекс больше установленного ГОСТ 2874—82 в 2 раза.

Пример 3. Сравнить качество воды двух источников по приведенным данным.

Показатель Водоисточник 1 Водоисточник 2
Сухой прокаленный остаток, мг/л 1230 835
Концентрация ионов, мг/л
Na+ 391 21
Ca2+ 22 148
Mg2+ 20 52
HCO3 178 302
SO42- 346 142
Cl-4 350 160
Fe2+ 5,6 0,2
Fe- 1,9 0,5
Жесткость общая, мг·экв/л 2,94 11,6
Коли-индекс 0 2,5·103

Решение. Из приведенных в таблице показателей качества воды в водоисточнике нормируются величина плотного остатка, концентрации сульфатов и хлоридов. По этим показателям вода источника 2 пригодна для коммунального водоснабжения, тогда как для использования источника 1, где сухой остаток превышает 1000, но менее 1500 мг/л, требуется разрешение санитарно-эпидемиологической службы. Кроме того, содержание хлоридов в этом источнике составляет максимально допустимую величину.

В источнике 1 вода очень мягкая, а жесткость воды источника 2 выше допустимых стандартом величин, поэтому требуется ее умягчение. В отличие от водоисточника 1, где бактериальные загрязнения отсутствуют, вода источника 2 имеет достаточно высокий коли-индекс, поэтому на станции должно быть предусмотрено обеззараживание воды. Кроме того, при пользовании воды источника 1 потребуется ее обезжелезивание и обесфторивание, так как концентрация этих соединений превышает допустимые значения. Наоборот, воду источника 2 необходимо фторировать, так как отсутствие фтора в питьевой воде недопустимо.

Таким образом, анализ приведенных данных показывает, что вода обоих источников требует соответствующей предварительной обработки, после чего может быть использована для водоснабжения.

www.ovode.net 2011